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PORTALE DELLA DIDATTICA

Aerodinamica sperimentale

03AAHMT

A.A. 2021/22

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/06 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2020/21
Il corso si propone come finalità l'acquisizione da parte dello studente delle conoscenze necessarie per affrontare sperimentalmente lo studio di problemi di carattere fluidodinamico. In particolare gli specifici obiettivi del corso sono incentrati sulla conoscenza delle tecniche di misura, delle gallerie del vento, della strumentazione e del trattamento dei dati di galleria.
The course has the objective to give to the student the knowledge needed to study basic fluid dynamics problems from the experimental point of view. In particular the essential measurements techniques for flow investigation, the knowledge of the wind tunnels and of the typical investigation in the wind tunnels, the familiarity of the distinctive instrumentation and the awareness related with data reduction, are specific goals of the course.
Gli argomenti trattati in aula sono accompagnati in molti casi da attività in laboratorio finalizzate al consolidamento dei concetti fondamentali dell’indagine sperimentale e a rendere lo studente più confidente con la descrizione dei flussi di base ( getto, scia, strato limite, flusso attorno a profili alari). Lo studente dovrebbe essere in grado di utilizzare le tecniche di misura, di studiare i flussi di base, e di conoscere il funzionamento delle gallerie del vento e in particolare di quelle subsoniche presenti in laboratorio. In due momenti del corso gli studenti sono chiamati a discutere i risultati delle attività di laboratorio che consente loro di interagire e di sviluppare capacità di comunicazione.
The arguments treated in the classroom are in most of the cases accompanied by devoted experimental activities to consolidate the fundamental concepts of the experimental investigation and to make student more confident with the basic flow fields description ( jet, wake,boundary layer, flow around airfoils). Students should be able to make use of the basic experimental measurements techniques, to study experimentally basic flow fields and to be confident with the operation of wind tunnel and in particular with subsonic wind tunnels mostly present in the aerodynamic laboratory. In two points of the course students discuss critically in the classroom the experimental results obtained in the laboratory activities interacting with each other and promoting the capacity of communication. .
Lo studente deve aver acquisito i fondamentali della Fluidodinamica come la familiarità con la fenomenologia dei flussi di base, la conoscenza delle equazioni fondamentali di governo dei flussi, e l’impiego degli strumenti essenziali di calcolo delle proprietà di base dei flussi.
Students have to know the fundamentals of Fluid Dynamics such as the familiarity of the basic flows, of the governing equations of the flow fields and of the elementary tools for basic evaluations of the flow field properties.
Tecniche pneumatiche: misura della pressione totale e statica media in flussi incompressibili e compressibili - valutazione di forze a partire da misura di pressione superficiale e di scia - misura del vettore velocità media - misura dello sforzo di attrito medio. Misura della pressione fluttuante. Esempi di misure in campo aeronautico. Manometri e trasduttori di pressione. Tecnica ottica ( Optical Pressure Measurement ) per la misura di campi di pressione attorno a corpi. Anemometria a filo caldo per la misura delle fluttuazioni di velocità. Sonde tipiche per la misura. Anemometria a filo caldo per la misura dello sforzo di attrito a parete in flussi 2D e 3D. Sonde tipiche per la misura. Esempi di applicazione della tecnica. Anemometria ottica per la misura puntiforme del vettore velocità : tecnica Laser Doppler. Anemometria ottica per la misura di campi planari istantanei di velocità: Digital Particle Image Velocimetry. Esempi di applicazione delle tecniche allo studio di campi di moto. Tecniche per la visualizzazione qualitativa dei flussi. Esempi di applicazione delle varie tecniche. Acquisizione di dati. Analisi del segnale. Similitudine fluidodinamica. Errori di misura nella valutazione di grandezze fluidodinamiche. Gallerie del vento subsoniche per l’impiego in campo aeronautico. Gallerie del vento per l’impiego nel campo automobilistico e cenni sull’aerodinamica dell’auto. Gallerie del vento per l’impiego nel campo della fluidodinamica ambientale. Cenni sul vento atmosferico e sulla simulazione in galleria del vento. Esempi di studi nelle gallerie del vento. Gallerie transoniche, supersoniche e ipersoniche. Bilance aerodinamiche per la misura di forze e momenti in galleria del vento. Metodologia di sperimentazione: velocità di riferimento in camera di prova, interferenza dei supporti e delle pareti, allineamenti del modello in camera di prova, effetti del numero di Reynolds, effetti della turbolenza della vena, correzione dei dati di galleria.
The first part of the course is dedicated to the measurements techniques: total pressure, static pressure ( pneumatic and optical techniques), pressure transducers, pressure fluctuations probes, flow direction through pressure probes, wall shear stress measurements, hot wire anemometry for instantaneous velocity and wall shear stress measurements, Optical anemometry ( LDV and PIV systems ), flow visualization techniques, data acquisition systems, data processing, measurements accuracy evaluation. The second part is devoted to the wind tunnels description for aeronautical applications ( subsonic, transonic, supersonic and ipersonic) and for non aeronautical investigation ( car and truck aerodynamics, atmospheric boundary layer). Methodologies of investigation in wind tunnels. Basic instrumentations of a wind tunnel. Flow quality. Wind tunnel corrections. Presentation of the results related with representative studies in the wind tunnels. Fluid dynamics similarity [ 40 h ]. The third part is dedicated to the laboratory activities.
Risposta direzionale di un tubo di Pitot. Calibrazione di un trasduttore di pressione.Campo di moto di un getto : misura dei profili di velocità a diverse distanze dall’orifizio e al variare della portata. Distribuzione di pressione lungo un condotto al variare del numero di Reynolds. Distribuzione di pressione attorno al profilo alare Naca0015 al variare dell’incidenza e del numero di Reynolds. Valutazione dei coefficienti aerodinamici Cl e Cm del profilo Naca0015 a partire dai dati sperimentali. Analisi della scia del profilo Naca0015: misura della distribuzione di pressione totale nella scia al variare dell’incidenza e del numero di Reynolds. Valutazione del coefficiente di resistenza a partire dalle misure di scia: applicazione del teorema della variazione della quantità di moto. Calibrazione di una sonda a filo caldo : taratura in velocità e risposta direzionale. Caratterizzazione della turbolenza di un getto : misura dell’intensità turbolenta al variare della distanza dall’orifizio. Misura di profili di velocità in uno strato limite turbolento su una placca piana. Voterx shedding dal cilindro mediante sonda a filo caldo :determinazione della legge Strouhal-Reynolds [ 22h ]. Visite tecniche : galleria del vento Alenia e galleria del vento Fiat e / o galleria Pininfarina [ 4h ]
Laboratory activities. Pitot tube response to directional sensitivities. Calibration of a pressure transducer. Flow field of a jet: mean velocity profiles at different distances from the orifice and at different flow rate. Pressure distribution along a channel flow at different Reynolds number. Pressure distribution around Naca0015 airfoil varying the incidence and the Reynolds number. Evaluation of the Cl and Cm coefficients of the Naca0015 from the experimental investigation. Wake analysis on the Naca0015: total pressure distributions varying the incidence and the Reynolds number. Evaluation of the drag coefficient from the wake analysis : application of the momentum equation. Hot wire probe calibration: velocity and direction sensitivity. Turbulence characterization of the jet: turbulence intensity profile at different distances from the exit. Boundary layer velocity profiles measurements on a flat plate. Shedding from a cylinder using hot wire probe. [ 22h ]. Technical visits to Alenia wind tunnel ( aeronautical) and to Fiat or Pininfarina ( car and truck aerodynamic) [ 4h ]
- R.J.Goldstein, "Fluid mechanics measurements" - Barlow, Rae, Pope, " Low– speed wind tunnel testing " - Dispense del docente caricate sul portale
- R.J.Goldstein, "Fluid mechanics measurements" - Barlow, Rae, Pope " Low– speed wind tunnel testing " - Lectures: Course notes provided in electronic format on the portal
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale;
L'esame consiste in una verifica orale che si sviluppa sia sulla discussione di una o più esercitazioni svolte sulle attività di laboratorio e sia sugli argomenti svolti a lezione. La prima parte dell’esame ha l’obiettivo di accertare la capacità dello studente a saper affrontare, negli aspetti essenziali, lo studio di un fenomenologia fluidodinamica attraverso tecniche sperimentali. Le relazioni svolte individualmente devono essere caricate sul portale della didattica. Per le relazioni sono assegnati 10 punti e per la loro valutazione concorrono: la descrizione dell'attività, l'accuratezza nell'analisi dei dati, la presentazione grafica dei risultati, i commenti e la completezza dei documenti consegnati ( relazioni, fogli di calcolo excel / script Matlab). La seconda parte dell’esame è focalizzata sulla verifica delle conoscenze acquisite circa gli argomenti trattati a lezione: impianti di sperimentazione ( gallerie del vento ), le tecniche di misura, le tecniche, di acquisizione e di analisi dei dati e l’analisi delle incertezze di misura. Per questa parte sono assegnati 20 punti.
Exam: Compulsory oral exam; Individual essay;
The exam consists of an oral test that develops both on the discussion of one or more laboratory activities and on the topics covered in class. The first part of the exam aims to ascertain the student's ability to deal with the study of fluid dynamics phenomenology through experimental techniques. The reports carried out individually must be uploaded on the teaching portal and for this part 10 points are assigned. For the reports evaluation the following contribute: the description of the activity, the accuracy in the analysis of the data, the graphic presentation of the results, the comments and the completeness of the documents delivered (reports, excel spreadsheets / script Matlab). The second part of the exam is focused on verifying the knowledge acquired about the topics covered in class: experimental plants (wind tunnels), measurement techniques, techniques, data acquisition and analysis and uncertainty analysis of measurement. For this part of the exam 20 points are awarded.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale;
L'esame consiste in una verifica orale che si sviluppa sia sulla discussione di una o più esercitazioni svolte sulle attività di laboratorio e sia sugli argomenti svolti a lezione. La prima parte dell’esame ha l’obiettivo di accertare la capacità dello studente a saper affrontare, negli aspetti essenziali, lo studio di un fenomenologia fluidodinamica attraverso tecniche sperimentali. Le relazioni svolte individualmente devono essere caricate sul portale della didattica. Per le relazioni sono assegnati 10 punti e per la loro valutazione concorrono: la descrizione dell'attività, l'accuratezza nell'analisi dei dati, la presentazione grafica dei risultati, i commenti e la completezza dei documenti consegnati ( relazioni, fogli di calcolo excel / script Matlab). La seconda parte dell’esame è focalizzata sulla verifica delle conoscenze acquisite circa gli argomenti trattati a lezione: impianti di sperimentazione ( gallerie del vento ), le tecniche di misura, le tecniche, di acquisizione e di analisi dei dati e l’analisi delle incertezze di misura. Per questa parte sono assegnati 20 punti.
Exam: Compulsory oral exam; Individual essay;
The exam consists of an oral test that develops both on the discussion of one or more laboratory activities and on the topics covered in class. The first part of the exam aims to ascertain the student's ability to deal with the study of fluid dynamics phenomenology through experimental techniques. The reports carried out individually must be uploaded on the teaching portal and for this part 10 points are assigned. For the reports evaluation the following contribute: the description of the activity, the accuracy in the analysis of the data, the graphic presentation of the results, the comments and the completeness of the documents delivered (reports, excel spreadsheets / script Matlab). The second part of the exam is focused on verifying the knowledge acquired about the topics covered in class: experimental plants (wind tunnels), measurement techniques, techniques, data acquisition and analysis and uncertainty analysis of measurement. For this part of the exam 20 points are awarded.


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